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lunes, 31 de octubre de 2022

Noctilucas, el esplendor de las relaciones simbióticas

Noctiluca scintillans, organismo unicelular marino perteneciente a los protistas dinoflagelados, tiene una relación simbiótica con  Pedinomonas noctilucae, un alga verde eucariota acuática y fotosintética. Las Pedinomonas pueden situarse internamente o estar adherida externamente a Noctilucas.




viernes, 28 de octubre de 2022

Cómo hacer diluciones seriadas para CMI

En microbiología y parasitología el concepto de CMI es fundamental. Es un valor que nos ayuda a entender cuán activo es un compuesto contra la bacteria o el parásito que estamos tratando. Para hacer microdiluciones debemos primero de entender como hacer diluciones seriadas

Diluciones seriadas

En muchos casos se necesita preparar disoluciones con concentraciones extremadamente bajas de un soluto, hasta un punto que es difícil o imposible en la práctica medir la cantidad necesaria de producto sólido o el volumen de solución madre. En esas situaciones es necesario preparar una solución de mayor concentración (solución de stock o solución madre) y hacer diluciones sucesivas a partir de ésta hasta alcanzar la concentración deseada.





Para responder las preguntas de razonar, primero deberíamos repasar cómo argumentar para poder responder correctamente las preguntas



1 PREGUNTA: ¿Qué significa límite de linealidad en una curva de calibrado? ¿Qué significa límite detectable en un experimento de espectrofotometría?

Fuente
2 PREGUNTA: ¿Qué podemos hacer si la concentración de nuestra muestra excede el límite de linealidad?

3 PREGUNTA:  En el cultivo de la izquierda tengo 1 ml de un cultivo de 64000 bacterias. ¿Cómo se harían las siguientes diluciones?:


PROBLEMA 4. Tengo un cultivo celular de una densidad óptica de 0.6. Sabemos que:

La concentración de bacterias en un cultivo = DO600nm x 1.2 109.

Por tanto, la concentración de bacterias será 0.6 x 1.2 109 = 7.2 109. Si tengo 7.2 109 bacterias por militro ¿Cuántas diluciones 1/10 tendría que hacer para tener un número en la placa que pudiese contar?

PROBLEMA 5. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x104 bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/1000 y siembro 10 ul de esa dilución. ¿Cuántas bacterias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: cero porque con solo 10.000 bacterias en el tubo y una tasa de transformación de 1 cada 10.000.000 lo más normal es no tener bacterias transformadas

PROBLEMA 6. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x1014 bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/1000 y siembro 10 ul de esa dilución. ¿Cuántas colonias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: 100 colonias

PROBLEMA 7. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x1014 bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/100 y seguidamente otra dilución 1/100 y siembro en una placa LB con antibiótico 100 ul de esa dilución. ¿Cuántas colonias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: 100 colonias

PROBLEMA 8. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x1014 bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/100 y seguidamente otra dilución 1/100 y siembro en una placa LB con antibiótico 100 ul de esa dilución. Me olvidé, porque soy humano, de poner antibiótico en las placas de LB ¿Cuántas colonias tendré ahora?

Solución: 1000 millones de colonias

PROBLEMA 9. Tengo un stock de 50 mg/L del antibiótico ceftriaxona. Quiero probar la actividad de este compuesto con una bacteria para determinar cuál es la concentración mínima inhibitoria. Para ello tengo que hacer 8 diluciones seriadas medias para tener 50; 25; 12.5; 6.25; 3.125; 1.56, 0.78; 0.39 µg/ml Dibuja un diagrama mostrando cómo harías estas diluciones seriadas medias, teniendo en cuenta que el volumen final tiene que ser 100 µl.  


PROBLEMA 10. Si queremos hacer una dilución 1/1000 de un producto en un volumen final de 1 ml. ¿Cómo puedo hacer? Haz un diagrama que ilustre como sería el proceso.


PROBLEMA 11. Tengo un cultivo bacteriano de 1.2 mil millones de bacterias. Quiero plaquear estas bacterias en placas Petri y tener un número aproximadamente de 60 colonias en una placa. ¿Cómo podría hacer? Utiliza la dilución seriada y haz un diagrama para visualizar cómo sería el proceso


PROBLEMA 12Siembro en una placa 5.8 x 108 células de Candida albicans. Utilizo la técnica de siembra por agotamiento. 
Imaginemos que cada vez que diluyo hago una dilución 1/10. ¿Cuántas veces tengo que repetir el proceso para tener un número de células que pueda contar? Como información podemos contar un número colonias entre 100 y 10


PROBLEMA 13 Dos antiparasitarios similares A y B tienen respectivamente una MIC de 16 y 2
antiparasitario A MIC = 16 ugr/ml
Aantiparasitario B MIC = 2 ugr/ml
¿Cuál sería el que recetarías y por qué?

Dado que los antiparasitarios suelen tener cierta toxicidad para el ser humano debido a que son agentes que atacan células eucariotas como las nuestras, para evitar la toxicidad de dos compuestos similares se debería recetar aquel que tenga una concentración mínima inhibitoria.

PROBLEMA 14   Dos antiparasitarios similares A y B tienen respectivamente una MIC de 8 y 2
antiparasitario A MIC = 8 ugr/ml
Aantiparasitario B MIC = 2 ugr/ml
¿Cuál de ellos recetarías primero y por qué?

Dado que los antiparasitarios suelen tener cierta toxicidad para el ser humano debido a que son agentes que atacan células eucariotas como las nuestras, para evitar la toxicidad de dos compuestos similares se debería recetar aquel que tenga una concentración mínima inhibitoria.

PROBLEMA 15  Tres antiparasitarios: metronidazol (MTZ), nitazoxanida (NTZ) y anfotericina B (AMB) tienen los siguientes MIC frente a una ameba
MTZ 2 ug/mL
NTZ 4 ug/mL
AMB 125 ug/mL
Respecto a su actividad antiparasitaria ¿Cuál sería más efectivo y por qué?

El metronidazol y la nitazoxanida son activos frenta a las amebas. La anfotericina tiene una MIC elevada por lo que deducimos que la ameba presenta cierto grado de resistencia a este fármaco. Dado que los antiparasitarios suelen tener cierta toxicidad para el ser humano debido a que son agentes que atacan células eucariotas como las nuestras, para evitar la toxicidad de dos compuestos similares se debería recetar aquel que tenga una concentración mínima inhibitoria.

PROBLEMA 16 ¿Por qué no puedo tratar una infección por hongos con un antibiótico?

Los hongos son organismos con células eucariotas similares a las de los humanos. Los antibióticos son compuestos que atacan moléculas que están presentes en las eubacterias y ausentes de las células eucariotas. Por ese motivo, lo antibióticos se utilizan para enfermedades bacterianas mientras que para enfermedades producidas por los hongos se utilizan los antifúngicos. Los antifúngicos atacan a las moléculas presentes en hongos y no en células humanas. Dado que hongos y humanos son más similares que bacterias y humanos hay menos antifúngicos en el mercado que antibióticos. También, por estas razones, suelen presentar una toxicidad a los humanos mayor que los antibióticos.

PROBLEMA 17 ¿Nombra tres características de los protozoos y dí en que se diferencian estas características de las bacterias?

Tamaño, presencia de núcleo, citoesqueleto, mayor tamaño ya que los protozoos proceden de una simbiosis de bacterias. Los protozoos carecen de peptidoglicano en su pared celular.

PROBLEMA 18 ¿Por qué si me bebo un vaso de agua en el que hay hierba no me enfermo a pesar de que haya millones de bacterias y protozoos?

Los microorganismos definen su capacidad infectiva, lo que está de alguna forma en relación con su capacidad patogénica con el concepto de dosis infectiva mínima. La  dosis infecciosa mínima  se define como el número mínimo de parásitos, bacterias o partículas virales que son capaces de infectar o causar una infección en el 50% de los individuos. La dosis mínima de los patógenos es exponencialmente más baja que los no patógenos. Por ejemplo, me puedo tomar un yogurt Toni con 1010 Lactobacillus y no me pasa nada, pero si bebo agua con 100 bacterias automáticamente desarrollo una enfermedad entérica.

PROBLEMA 19  Sois médicos rurales en una comunidad con un problema de parásitos. Os mandan dos tipos de parasitarios. Uno para amebas (metronidazol) y otro para nemátodos (ivermectina). Como los antiparasitarios tienen cierta toxicidad para el ser humano ¿Por qué tienen cierta toxicidad? Se suele administrar primero uno y al día siguiente el otro. ¿Cuál se administrará primero, el antiamebas o el antinemátodos y por qué?

No se administran los dos al mismo tiempo para no sumar los efectos secundarios que pudiera tener cada medicamento. Se toma primero uno, y al día siguiente otro. De esa manera, se le permite al riñón hacer su efecto detoxificador de la sangre. Se administra primero la ivermectina para matar a los nemátodos y luego el metronidazol. Si lo hacemos al contrario, los nemátodos pueden escaparse del cuerpo humano por garganta o ano causando alarma en la comunidad.

PROBLEMA 20 Se utiliza un amebicida (un fármaco que destruye las amebas), metronidazol a partir de un stock de 500 mg/L. Quiero probar la actividad de este compuesto con una ameba recién descubierta para determinar cuál es la concentración mínima inhibitoria. Para ello tengo que hacer 8 diluciones seriadas medias para tener 50; 25; 12.5; 6.25; 3.125; 1.56, 0.78; 0.39 µg/ml Dibuja un diagrama mostrando cómo harías estas disoluciones seriadas medias, teniendo en cuenta que el volumen final tiene que ser 100 µl.  

Solución aquí

PROBLEMA 21 Tengo un cultivo de Candida albicans de 6 x 107 células por ml. Quiero plaquear estas levaduras en placas Petri y tener un número aproximadamente de 60 colonias en una placa. ¿Cómo podría hacer? Utiliza la dilución seriada y haz un diagrama para visualizar cómo sería el proceso

Solución aquí

PROBLEMA 22 Si queremos hacer una dilución 1/1000000 de un producto en un volumen final de 1 ml debo de hacer diluciones seriadas 1/10. ¿Cómo puedo hacer? Haz un diagrama que ilustre como sería el proceso.

Solución aquí

PROBLEMA 24 Tenemos dos parásitos similares. Solo difieren en su dosis letal. ¿Qué quiere decir que la dosis letal del parásito representado po LD50 rosa es mayor que la del parásito con una LD50 azul?




miércoles, 19 de octubre de 2022

Plegamiento del ARN

 

RNA folding in action

Los biólogos de la Universidad Northwestern de Chicago han realizado la película más precisas jamás vista del ARN durante su proceso de plegamiento dentro de la célula. Este es el primer estudio que incorpora información de una plataforma tecnológica que captura datos a medida que se fabrica el ARN. Las películas resultantes podrían ayudar a los investigadores a comprender mejor este misterioso proceso, que es esencial para todos los reinos de la vida.

For the benefit of world scientists

 A veces pienso, lo mismo que la comediante estadounidense, Wanda Sykes, que la ciencia es un programa para mantener ocupados a los inteligentes. Os dejo tres momentos en los que se han burlado de los científicos

El paroxismo del desprecio al "científico" viene cuando, y esto me lo han mandado a mi, recibes la invitación para ser editor de una revista en un campo en el que no tienes idea... y eso si... cobrando en altruismo:

miércoles, 5 de octubre de 2022

Fibrosis quística Pobre el niño que al besarlo su frente sabe a sal

La imposibilidad de bombear iones cloruro a través de las membranas de las células epiteliales que tapizan los conductos secretores de muchos órganos se debe a que el canal iónico para el cloro es defectuoso. Así, las células epiteliales de las glándulas sudoríparas son incapaces de captar el cloruro del sudor, el cual, unido al sodio, da lugar al característico sudor salado

Existía un dicho popular medieval en los países del norte de Europa en la que se afirmaba: "Pobre el niño que al besarlo su frente sabe a sal. Una maldición pesa sobre él y no tardará en morir". La fibrosis quística afecta a uno de cada 5000 nacidos en el norte de Europa


Rotavirus en el Ecuador

El rotavirus es la causa más importante de gastroenteritis aguda y de muerte en los bebes y niños pequeños en todo el mundo. Se estima que causa entre 352,000-592,000 muertes de niños menores de 5 años de edad por año en el Mundo. 
A pesar de que existe vacuna, la mortalidad en países en desarrollo sigue siendo elevada.
El genoma rotavirus se compone de 11 dobles hebras Segmentos de ARN; cada segmento codifica una única estructural o proteína no estructural. Una capa de proteína de 3 capas encierra el material genético.
Imagen de microscopía electrónica de transmisión de rotavirus aislados de las heces de un niño infectado. Fuente
Las proteínas VP2 forman la capa más interna, que a su vez está rodeado por una lámina de proteínas VP6. La capa exterior se compone de 2 proteínas antigénicas, VP7 y VP4, también conocidas como las proteínas G (glicoproteína) y P (sensibles a la proteasa), respectivamente.
Hasta la fecha han sido identificados 15 genotipos de la proteína G y 24 genotipos de la proteína P. De estos genotipos solo algunos infectan a humanos: 10 genotipos de la proteína G y 12 genotipos de la proteína P.

En América Latina durante el mismo periodo, la prevalencia de estos 4 tipos virales fue similar. (P [ 8 ] G1 ( 52 %) , P [ 4 ] G2 ( 11 %) , P [ 8 ] G4 ( 8 %), y P [ 8 ] G3( 3 %)), Los datos más recientes sugieren que el genotipo G9 tiene ganado importancia mundial durante los últimos 10 años ( 3,6-9 ). El P [8] tipo G9, la combinación más común, puede haber resultado de un evento de recombinación entre los más prevalentes Tipo P [8] y una cepa que lleva G9.

La mayoría de los protocolos de vacunación eficaces son los que utilizan serotipos virales similares a las que circulan en una determinada comunidad. Por lo tanto los datos del documento de la tasa total de la enfermedad asociada con la infección por rotavirus de 22 comunidades rurales remotas en la costa  del norte del Ecuador. (Endara et al., 2007)
  
Bibliografía:

Endara, P., Trueba, G., Solberg, O. D., Bates, S. J., Ponce, K., Cevallos, W., … Eisenberg, J. N. S. (2007). Symptomatic and Subclinical Infection with Rotavirus P [ 8 ] G9 , Rural Ecuador, 13(4).

Hormigas arrieras: Mata a los indeseables y mantén vivos a los beneficiosos

Una de las características más atrayentes de los bacteriófagos es que permiten matar a las bacterias indeseables mientras mantienen con vida a las bacterias beneficiosas. Esta estrategia es también la que han elegido las hormigas arrieras.
Estas hormigas arrieras se pueden observar fácilmente en todo el Ecuador. Las hormigas cortan hojas para introducirlas en sus nidos. Allí, en ciertas cámaras que tienen una temperatura y una humedad adecuada, sirven de alimento a una clase de hongo. El hongo degrada la celulosa de las hojas ya que las hormigas no pueden degradarla por si mismas. Los humanos hacemos lo mismo con las vacas. Como no podemos degradar la celulosa ponemos a las vacas a comer la hierba. Las bacterias del rumen de la vaca, que si tienen celulasa, degradan la celulosa por nosotros.

Las hormigas arrieras cultivan el hongo adecuado y mantienen a raya a hongos oportunistas que podrían contaminar sus cultivos ¿Cómo? Las hormigas arrieras poseen en sus cuerpos cultivos de Actinobacteria que producen productos antifúngicos específicos para los hongos contaminantes.

Fig. A Las hormigas en su huerto de hongos, observad los puntos blancos en el torax de las hormigas. Esas son las colonias de Actinobacterias. Fig. B Los puntos blancos en el cuerpo y cabeza de la hormiga son bacterias productoras de productos antifúngicos. Fuente

El encuentro con el otro en la divulgación científica

De lo artesanal a la obsolescencia programada

La ciencia se ha tecnificado increíblemente en los últimos años. La ciencia, una actividad totalmente artesanal e individual hace 200 años hoy en día se sustenta sobre grandes grupos e industrias que trabajan conjuntamente.

Estuve en el año 1996 en Londres. Esperaba que me dieran una beca para poder hacer mi doctorado. Trabajaba en McDonalds. En mis ratos libres visitaba museos, asistía a conciertos... En el Museo de Ciencia y Tecnología vi un montaje de la típica mesa de un investigador de entonces: muchos papeles, el Maniatis (Molecular cloning), el teléfono de sobremesa, catálogos. Sentí cierta nostalgia porque en aquel momento quería hacer investigación y estaba en "stand by". Ya se intuía que gran parte del trabajo de los científicos en aquel momento se basaba en pedir reactivos a las casas comerciales. Muchos utilizaban los famosos kits añadiendo microlitros de tubitos de colorines sin saber muy bien qué estaba ocurriendo. 

Cuando secuencié mi primer gen, que publicamos en 1998, la tecnología era bastante primitiva. Hoy en día, aquello con lo que peleábamos en los laboratorios de investigación está pulido y afinado por algunas empresas que han conseguido estandarizar, optimizar y abaratar el proceso. Lo que en esos años demoraba un año ahora se hace a nivel, no ya de gen sino de genomas de decenas y cientos de especies en dos días. 

Distinguir ciencia de la tecnologíaHemos pasado de un mundo artesanal en donde el científico controlaba prácticamente todos los pasos del proceso a lo que encontramos hoy en día: personal de laboratorios que ante la creciente complejidad de todo el proceso optan por la caja negra. Es decir, saben que entra y que sale pero no lo que hay en gran parte del proceso. Es un proceso simbiótico, altruista y de cooperación que exige que confiemos en aquellos que nos aseguran que lo que ocurre, ocurre de verdad. 

La motivación para hacer ciencia se ha desplazado de la curiosidad, el espíritu pionero a otras motivaciones: comerciales, académicas en las que el número y calidad de papers sirven para la promoción de la universidad y para que el investigador tenga cierta estabilidad laboral. El perfil de los grandes líderes de investigación ha pasado de personas testarudas, vocacionales, inquietas y que nadaban a contracorriente a personas muy eficientes, ambiciosas y con el instinto para situarse en aquellas posiciones que les permita gestionar el talento ajeno. Muchos investigadores han optado por ser grandes gestores, otros se han retirado a la soledad de sus laboratorios, rebasados por el avance de los grandes grupos con harta financiación. La obsolescencia se masca en el ambiente. El dominio de una técnica, por ejemplo los microarrays, dura unos años y luego se vuelve obsoleta. Constantemente tenemos que estar aprendiendo nuevas técnicas. 

Muchos investigadores dependen de que el técnico que les quiere vender el producto, por ejemplo, una máquina de PCR digital, digamos 70.000 euros, les haga un proyecto con el que justificar la compra de ese aparato. El técnico hace el proyecto, el investigador consigue los fondos públicos. Es un win-win, el técnico de la casa comercial gana un porcentaje y el investigador publica en una revista de cuartil 1 porque ha publicado utilizando una técnica poderosa.

 El museo como almacén de los últimos eslabones

En estos doscientos últimos años de quehacer científico, las técnicas empleadas están siendo sustituidas a una velocidad tal que expertos en un área puntera se convierten en ecos del pasado en diez años. Son como los últimos eslabones, como esos artesanos que dominan técnicas que el presente ya no requiere: afiladores de cuchillos, estofadores de madera, paragüeros... 

Los museos de etnología se especializan en mostrarnos esas etnias desaparecidas, lenguas muertas, oficios desaparecidos. Es horrible observar lo mal musealizados que están. Te tienen que gustar mucho los museos para pasar una tarde en un museo etnográfico. No son más que recuerdos turísticos polvorientos: una falda por aquí, una arco y unas flechas, un gorro... y una cartela que nos informa de qué tribu proceden y de donde es esa tribu. 

una forma distinta de ver las cosas, una manera de poseer perspectiva, histórica, social... muy necesaria en estos tiempos de concentración y uniformización.

Reflexión sobre el papel del investigador (y sus gestores)

En esos primeros momentos en los que la ciencia era algo artesanal, nadie podía imaginar que en el futuro una figura planease por encima de las cabezas de aquellos interesados en el conocimiento y el método científico. Me refiero a la figura del gestor científico. Un gestor es una persona que se encarga de dirigir, gestionar o administrar una empresa, sociedad u otra entidad. Como vivimos inmersos en la cultura empresarial, ésta permea toda la visión que el gestor tiene de sus gestionados. ¡Maximización de beneficios! que en la empresa científica se traduce a artículos científicos y patentes. 

Esta maximización de beneficios ha llevado a abusos que son contrarios al método científico y al papel que los científicos tienen como referentes en la sociedad. Por que la ciencia tiene que ser objetiva y libre de intereses. Otra cosa es la tecnología, en el mundo de la tecnología si puedes tener intereses, tratar de convencer al mundo de que tu tecnología es la mejor, protegerla con secretismo, patentes. La ciencia es lo contrario: transparencia y reproductibilidad. Creatividad y gusto por el conocimiento. 

La persona que suscita confianza a nivel social es el científico, pero el que manda sobre él es el gestor. Un poco raro

De héroes a villanos: la evolución del científico a nivel social

Los científicos tienen un nivel de aceptación social muy por encima de empresarios y políticos según revela un reciente estudio.





Cuando la humanidad no es capaz de disociar tecnología de la moralidad... acabamos como los nazis en la segunda guerra mundial. En EEUU el 60% de los científicos trabaja para la empresa privada. La empresa privada busca la maximización de beneficios. Esto es incompatible con un papel social.

El encuentro con el otro en la divulgación científica 


Entra, mira la vitrinas y vete

Conocer el método para escapar del cientificismo

Recuerda que lo mejor fue que nunca se tomaron demasiado en serio a sí mismos y que pudieron escapar de la “abyección de una secta”. Recomiendo leer el libro de Javier Peteiro "El autoritarismo científico"

Identidad y nuestro papel en el mundo

Necesitamos sentirnos importantes y saber qué conocimiento se ha generado en nuestra comunidad, en nuestro territorio

Distinguir ciencia de la tecnología

¿Cómo era el mundo cuando se produjeron esos descubrimientos?


Mimivirus

Los primeros virus gigantes fueron descritos en 2003 y al primero se le llamó mimivirus. Desde entonces se han descubierto los llamados pandoravirus y estudiado sus genomas. Se caracterizan por su tamaño, mayor a 200 nanómetros, cuando los virus comunes se definen por ser menores de 200. Los pandoravirus forman parte de la familia de virus gigantes y pueden ser hasta 10 veces más grandes que un virus común, llegando incluso a medir tanto o más que otras bacterias pequeñas. Además, poseen muchos más genes. El virus de la influenza A, por ejemplo, tiene un genoma formado por unos ocho genes. Un pandoravirus, como el salinus, puede albergar unos 2.500.

Investigando los virus gigantes se han descubierto cosas tan sorprendentes como que suelen ser objetivo de los virus caníbales, es decir, virus que parasitan otros virus. Los virófagos (taxón Lavidaviridae), llamados también virus caníbales, son virus que parasitan a otros virus y son virus satélite de ADN bicatenario. La diana de estos virus antivirus es siempre un virus gigante al que producen malformaciones en el momento de su replicación dentro de la célula hospedadora.

Los virus más grandes del mundo. Rincón de Pasteur. Investigación y Ciencia